3He超極化裝置及低場磁共振儀的研發(fā).pdf

1、3He極化氣體在高能物理研究領域、凝聚態(tài)物理研究領域及醫(yī)學領域有重要用途。
　　在醫(yī)學領域，利用極化3He氣體進行肺部磁共振圖像，可清晰觀判肺組織結構及功能，能滿足肺部疾病特別是早期肺病的可視化診斷。
　　為實現3He極化氣體在肺部的磁共振成像，本論文開展了兩部分工作:一、3He氣體超極化裝置的研制，并在兩類不同自旋交換介質下完成3He極化;二、低場磁共振儀(LMRI)的研制。論文具體內容:
　　一、于國內首次采用自旋

2、交換光泵浦法(SEOP)極化3He氣體。激光泵浦輸運堿金屬，極化的堿金屬通過自旋交換實現3He極化。(1)關于SEOP，本論文有以下結論:1）堿金屬銣的極化度與空間深度、3He及N2含量相關;2）對于堿金屬一族，原子半徑越小的元素，越適于3He氣體極化;3）較純銣(Rb)，銣-鉀(Rb-K)混合自旋交換介質極化3He的性能更佳，混合腔內堿金屬自旋交換效率及飽和極化度與腔內K-Rb蒸汽密度比(D)相關;4）極化腔表面積/體積(S/V)限制

3、了3He飽和極化度，S/V值越大，3He極化度越低。(2)本論文研制了真空充氣系統(tǒng);制備出純Rb極化腔，腔內n3He=31.5mol/m3，nN2=1.9mol/m3;制備出D=5的Rb-K混合極化腔，腔內n3He=33.6mol/m3，nN2=0.6mol/m3。(3)本論文中分別使用核磁共振方法和電子順磁共振方法完成腔體內3He極化參數測量:Rb腔，3He極化度約63％，自旋極化常數為19.2hrs;Rb-K腔，3He極化度約71％

4、，自旋極化常數為9.3hrs。
　　二、極化3He的磁共振成像有別于傳統(tǒng)MR成像，且更適合在低磁場下利用極化3He氣體進行肺部MR成像，為此，本論文首次開展了磁場強度為600Gs的LMRI的研制工作。目前已獲得進展為:(1)比較了基于3He的MR成像與基于1H的傳統(tǒng)MR成像;定性分析了基于3He的MR圖像分辨率及信噪比與讀取磁場關系，結果證明低磁場下更適宜肺部MR成像;提出LMRI中主磁體、發(fā)射/接收線圈及梯度線圈結構設計，并利用